Подпишись

Электроника со скоростью света

Команда исследователей из Университета Констанца нашла способ переноса электронов в поры быстрее фемтосекундного диапазона, манипулируя ими с помощью света. Это может иметь серьезные последствия для будущего обработки данных и вычислений.

Электроника со скоростью света

Современные электронные компоненты, которые традиционно основаны на технологии кремниевых полупроводников, могут включаться или выключаться в течение пикосекунд (т.е. 10 -12 секунд). Стандартные мобильные телефоны и компьютеры работают на максимальных частотах в несколько гигагерц (1 ГГц = 10 9 Гц), в то время как отдельные транзисторы могут приближаться к одному терагерцу (1 ТГц = 10 12 Гц). Дальнейшее увеличение скорости, с которой электронные переключающие устройства могут открываться или закрываться с использованием стандартной технологии, оказалось сложной задачей.

Будущее электроники

  • Вопрос об управлении светом и материей
  • Сверхбыстрый электронный переключатель

Недавняя серия экспериментов, проведенных в Университете Констанца и опубликованных в недавней публикации в журнале «Nature Physics», демонстрирует, что электроны можно заставить двигаться с субфемтосекундными скоростями, т.е. быстрее, чем 10 -15 секунд, манипулируя ими с помощью специально разработанных световых волн.

«Вполне возможно, это отдаленное будущее электроники», - говорит Альфред Лейтенсторфер, профессор сверхбыстрых явлений и фотоники в Университете Констанца (Германия) и соавтор исследования. «Наши эксперименты с одноцикловыми световыми импульсами привели нас в аттосекундный диапазон переноса электронов».

Электроника со скоростью света

Свет колеблется на частотах, по крайней мере, в тысячу раз превышающих частоты, достигаемые чисто электронными цепями: одна фемтосекунда соответствует 10 -15 секунд, что является миллионной частью миллиардной доли секунды. Лейтенсторфер и его команда из Департамента физики и Центра прикладной фотоники (CAP) в Университете Констанца считают, что будущее электроники заключается в интегрированных плазмонных и оптоэлектронных устройствах, которые работают в одноэлектронном режиме на оптических, а не на микроволновых длинах волн. «Однако это очень фундаментальное исследование и на его реализацию могут уйти десятилетия», - предупреждает он.

Вопрос об управлении светом и материей

Задача для международной команды физиков-теоретиков и экспериментаторов из Университета Констанца, Университета Люксембурга, CNRS - Университета Париж-Юг, Центра физики материалов (CFM-CSIC) и Международного физического центра Доностия (DIPC) в Сан-Себастьяне (Испания), была разработка экспериментальной установки для манипуляции сверхкороткими световыми импульсами в фемтосекундных масштабах ниже одного колебательного цикла, с одной стороны, и создать наноструктуры, подходящие для высокоточных измерений и управления электроникой с другой. «К счастью для нас, у нас есть первоклассные объекты прямо здесь, в Констанце», - говорит Лейтенсторфер, чья команда проводила эксперименты. «Центр прикладной фотоники является мировым лидером в области разработки сверхбыстрых лазерных технологий».

Сверхбыстрый электронный переключатель

Экспериментальная установка, разработанная командой Лейтенсторфера и ее координирующим автором Даниэлем Брида, включала наноразмерные золотые антенны, а также сверхбыстрый лазер, способный излучать сто миллионов одноцикловых световых импульсов в секунду для генерации измеряемого тока. Конструкция оптической антенны в виде бабочки учитывала субволновую и субциклическую пространственно-временную концентрацию электрического поля лазерного импульса в зазоре шириной 6 нм (1 нм = 10 -9 метров).

В результате весьма нелинейного характера туннелирования электронов металла и ускорения в зазоре оптического поля, исследователи смогли переключать электронные токи со скоростью примерно 600 атосекунд (то есть менее одной фемтосекунды , 1 при = 10 -18 секунд). «Этот процесс происходит только во временных масштабах, составляющих менее половины периода колебаний электрического поля светового импульса», - объясняет Лейтенсторфер - наблюдение, которое партнеры проекта в Париже и Сан-Себастьяне смогли подтвердить и детально отобразить с помощью зависящей от времени обработки электронной квантовой структуры, связанной со световым полем.

Исследование открывает совершенно новые возможности для понимания того, как свет взаимодействует с конденсированной средой, позволяя наблюдать квантовые явления в беспрецедентных временных и пространственных масштабах. Опираясь на новый подход к динамике электронов, управляемый на наноразмерном уровне оптическими полями, который дает это исследование, ученые перейдут к исследованию переноса электронов в атомном масштабе времени и длины в еще более сложных твердотельных устройствах с пикометрическими размерами. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Не бойтесь кого—то потерять. Вы не потеряете того, кто нужен Вам по жизни. Теряются те, кто послан вам для опыта. Остаются те, кто послан Вам судьбой. Фридрих Ницше
    Что-то интересное